(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気信号を生成できる微小機械構造と、
前記微小機械構造に結合されたＡ／Ｄ変換器（ADC）と、を含む微小電気機械システム（MEMS）であって、
前記MEMSは、前記微小機械構造と前記ADCと間にどんな増幅器も含まず、
前記微小機械構造は、CMOS回路上のデジタル遮蔽層とアナログ遮蔽層とを含み、前記デジタル遮蔽層は、約２μｍと約５μｍとの間の距離だけ前記アナログ遮蔽層から離間しており、前記デジタル遮蔽層は、接続領域を介して前記アナログ遮蔽層と接続され、前記接続領域のパターンは、前記CMOS回路の少なくとも１つの金属層のルーティングパターンの少なくとも一部に実質的に等しく、
前記デジタル遮蔽層は、前記CMOS回路のデジタル回路領域と前記微小機械構造との間に結合された雑音を遮蔽し、前記アナログ遮蔽層は、前記CMOS回路のアナログ回路領域と前記微小機械構造との間に結合された雑音を遮蔽する、MEMS。
【請求項２】
前記微小機械構造と前記ADCとの間に接続されたコンバータを更に含み、前記コンバータは前記第１の電気信号を第２の電気信号に変換することができ、前記第２の電気信号は、電圧信号、電流信号、またはその組み合わせの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のMEMS。
【請求項３】
前記第２の電気信号を検出できる検出器と、
前記検出器に結合された制御器と、
前記制御器に結合されたクロックスイッチと、を更に含み、
もし前記第２の電気信号が所定の時間間隔の間、所定の値より実質的に小さいなら、前記制御器は、前記第２の電気信号をサンプリングするために、第１のサンプリング周波数を持つ第１のクロック信号を出力するように前記クロックスイッチを制御することができ、且つ
もし前記第２の電気信号が所定の時間間隔の間、所定の値より実質的に小さくないなら、前記制御器は、前記第２の電気信号をサンプリングするために、第２のサンプリング周波数を持つ第２のクロック信号を出力するように前記クロックスイッチを制御することができる、請求項２に記載のMEMS。
【請求項４】
前記ADCに結合された補間フィルタを更に含み、前記補間フィルタは、前記ADCから出力されたデジタル信号を平滑化することができる、請求項３に記載のMEMS。
【請求項５】
前記補間フィルタは、前記クロックスイッチに結合され、前記補間フィルタは、前記クロックスイッチからの前記第１のクロック信号または前記第の２クロック信号を受けることができる、請求項４に記載のMEMS。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体回路の分野に関し、特に、微小電気機械システム（MEMS）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（MEMS）は、微細加工技術による半導体基板上の機械素子と電子回路との集積化を意味する。電子回路が集積回路（IC）プロセスを用いて製造される時、微小機械素子は、シリコンウエハの部分を選択的にエッチングして機械デバイスと電気機械デバイスを形成する、互換性がある“マイクロマシニング”プロセスを用いて製造される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、微小電気機械システム（MEMS）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、第１の電気信号を生成できる微小機械構造と、前記微小機械構造に結合されたＡ／Ｄ変換器（ADC）とを含み、前記微小機械構造とADCと間にどんな増幅器も含まず、前記微小機械構造は、CMOS回路上のデジタル遮蔽層とアナログ遮蔽層とを含み、前記デジタル遮蔽層は、約２μｍと約５μｍとの間の距離だけ前記アナログ遮蔽層から離間しており、前記デジタル遮蔽層は、接続領域を介して前記アナログ遮蔽層と接続され、前記接続領域のパターンは、前記CMOS回路の少なくとも１つの金属層のルーティングパターンの少なくとも一部に実質的に等しく、前記デジタル遮蔽層は、前記CMOS回路のデジタル回路領域と前記微小機械構造との間に結合された雑音を遮蔽し、前記アナログ遮蔽層は、前記CMOS回路のアナログ回路領域と前記微小機械構造との間に結合された雑音を遮蔽する、微小電気機械システム（MEMS）を提供する。
【０００６】
この開示は、添付の図面を参照して、次の詳細な説明から良く理解される。工業における標準実施に従って、種々の特徴が縮尺に描かれず、図示の目的のためだけに使用されていることを、主張する。実際、種々の特徴の数や寸法は、議論の明確化のために、任意に増加され又は減少されてよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】Ａ／Ｄ変換器（ADC）に結合された微小機械構造を含む代表的な微小電気機械システム（MEMS）を示す概略図である。
【図２Ａ】基板上に配置された代表的MEMSを示す概略断面図である。
【図２Ｂ】基板上に配置された別の代表的MEMSを示す概略断面図である。
【図３】Ａ／Ｄ変換器（ADC）に結合された微小機械構造を含む別の代表的なMEMSを示す概略図である。
【図４】MEMSの切り替え動作モードの代表的な方法を表す流れ図である。
【図５】代表的なクロックスイッチを含む分周器の一部を示す概略図である。
【図６】代表的な補間フィルタを示す概略図である。
【図７】プロセッサと結合された代表的なMEMSを含むシステムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施の形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【０００９】
従来の容量型マイクロ加速度計は、相補型金属酸化膜半導体（CMOS）回路の上に配置された微小機械構造を有する。従来の微小機械構造は、力の変化に対応する容量信号（capacitance signal）を生成する。CMOS回路は、容量信号を検出するための、アナログ回路とデジタル回路とを有する。デジタル回路、アナログ回路、および従来の微小機械構造の間に結合された雑音を低減するために、単一のシールド層がCMOS回路と従来の微小機械構造との間に配置される。
【００１０】
従来、検出された容量信号は変調される。続いて変調された容量信号は、電圧信号に変換される。電圧信号が弱いことがわかっている。デジタル回路、アナログ回路、および従来の微小機械構造の間に結合された雑音は、電圧信号と望ましくなく干渉する可能性がある。電圧信号と雑音とを区別するために、増幅器が電圧信号を増幅するために提供される。増幅された電圧信号は、復調される。別の増幅器が復調された電圧信号を増幅するために提供される。二重に増幅された電圧信号は、ローパスフィルタをかけられ、続いてデジタル信号にＡ／Ｄ変換される。
【００１１】
上述のように複数の増幅器は、容量型マイクロ加速度計の容量から変換された電圧信号を増幅するために用いられる。複数の増幅器は、動作中、電力を消費する。また、複数の増幅器はチップ領域の一部も占有することが分かる。
【００１２】
前述に基づいて、所望の電力消費および／または所望の領域をもつMEMS、システム、およびその動作方法が望まれている。
【００１３】
次の開示は、その開示の異なる特徴を実施するための、多くの異なる実施の形態または実施例を提供することがわかる。本開示を簡素化するために、複数の要素および複数の配列の特定の実施例が以下に述べられる。これらは単に実施例であり、これらに制限されるものではないことは勿論である。また、本開示は、種々の実施例において、参照番号および／または文字を繰り返し用いている。この反復は、簡素化と明確さの目的のためであって、種々の実施の形態および／または議論された構成との間の関係を規定するものではない。また、本開示の別の特徴に接続されおよび／または結合された特徴の形成は、続いて、特徴が直接接触で形成される複数の実施の形態を含むことができ、且つ前記特徴が直接接触でないように、付加的な特徴が前記特徴に介在するように形成された複数の実施の形態を含むこともできる。また、空間的に相対的な用語、例えば“下方”“上方”“水平”“垂直”“上の”“下の”“上”“下”“上部”“底部”などと、その派生語（例えば“水平に”“下方に”“上方に”など）は、本開示の１つの特徴と別の特徴との関係を簡略化するために用いられる。空間的に相対的な用語は、特徴を含むデバイスの異なる方向をカバーすることを意図している。
【００１４】
図１は、Ａ／Ｄ変換器（ADC）に結合された微小機械構造を含む代表的な微小電気機械システム（MEMS）を示す概略図である。図１において、微小電気機械システム（MEMS）１００は、ADC１２０と結合された微小機械構造１１０を含むことができる。MEMS１００は、マイクロ加速度計、マイクロセンサ、マイクロアクチュエータ、マイクロジャイロスコープ、バイオMEMS、他の好適なMEMS、および／またはその組み合わせを含むことができる。
【００１５】
マイクロ加速度計を用いた種々の実施の形態において、微小機械構造１１０は、例えば容量信号である、第１の電気信号を生成することができる。微小機械構造１１０の容量信号は、力の変化に対応して生成されることができる。微小機械構造１１０の容量信号は、所望の信号対雑音比（SNR）を有することができる。
【００１６】
ADC１２０は、デルタ符号化ADC、フラッシュＡ／Ｄ変換器（ADC）、逐次比較型ADC、ランプ比較ADC、ウィルキンソン型ADC、積分型ADC、パイプラインADC、シグマデルタADC、タイムインタリーブADC、所望の解像度を提供できおよび／または所望のチップ面積を有することができるADC、および／またはその組み合わせを含むことができる。種々の実施の形態において、ACD１２０は、微小機械構造１１０の電気信号のために所望の解像度を提供でき、微小機械構造１１０の電気信号がＡ／Ｄ変換前に増幅されることがない。
【００１７】
図１を参照すると、種々の実施の形態において、MEMS１００は、コンバータ１３０を含むことができる。コンバータ１３０は、微小機械構造１１０とADC１２０との間に結合され得る。コンバータ１３０は、微小機械構造１１０の、例えば容量信号である、電気信号を、例えば電圧信号、電流信号、またはその組み合わせである、別の電気信号に変換することができる。マイクロ加速度計を用いた種々の実施の形態において、コンバータ１３０は、容量／電圧コンバータまたは容量／電流コンバータであることができる。
【００１８】
次に、MEMS１００の代表的な動作に関して説明する。図１を参照すると、変調器１３５は、微小機械構造１１０の、例えば容量信号である、電気信号を変調することができる。変調器１３５は、微小機械構造１１０の容量信号の周波数より高い周波数を持つキャリア信号を提供することができる。容量信号の変調は、望ましくは、微小機械構造の容量信号と雑音と分離することができる。
【００１９】
図１を再度参照すると、例えば、容量／電圧コンバータである、コンバータ１３０は、変調された容量信号を電圧信号に変換することができる。電圧信号は、例えば２次のデルタシグマADCである、ADC１２０に出力され得る。ADC１２０は、電圧信号を復調することができる。ADC１２０は、復調された電圧信号に、例えば、ローパスフィルタである、フィルタをかけることができ、ローパス電圧信号が得られる。ADC１２０は、ローパス電圧信号を少なくとも１つのデジタル信号に変換することができる。
【００２０】
表１は、従来のマイクロ加速度計とMEMS１００との間の比較を示している。同じSNRにおいて、MEMS１００の動作電流を、従来のマイクロ加速度計よりも実質的に小さくすることができる。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
上述のように、従来のマイクロ加速度計は、複数の増幅器を用いて容量信号から変換された電圧信号を増幅する。複数の増幅器の使用により、従来のマイクロ加速度計の動作電流は、約４４５μＡである。従来のマイクロ加速度計とは対照的に、MEMS１００は、微小機械構造１１０とADC１２０との間、またはコンバータ１３０とADC１２０との間にいずれの増幅器も含まない。上述のように、微小機械構造１１０の電気信号は、所望のＳＮＲを有することができる。種々の実施の形態において、ADC１２０は、２次のデルタシグマADCまたはより高次のデルタシグマADCである。２次のデルタシグマADCまたはより高次のデルタシグマADCは、ローパス電圧信号を増幅することなく、ローパス電圧信号に対して所望の解像度を提供することができる。種々の実施の形態において、MEMS１００の動作電流は、約２５８μＡであることができる。動作電流が減少されたため、MEMS１００によって消費される電力が減少される。MEMS１００は、微小機械構造１１０とADC１２０との間にいずれの増幅器も含まないことも分かる。MEMS１００の面積も表１に示されるように減少され得る。他の実施の形態において、MEMS１００は、微小機械構造１１０とADC１２０との間にいずれのローパスフィルタも含まないようにすることができる。
【００２３】
他の実施の形態において、ADC１２０は、微小機械構造１１０の容量信号を電圧信号に変換することができる。ADC１２０は、電圧信号に、例えばハイパスフィルタである、フィルタをかけることができる。ADC１２０は、ハイパス電圧信号を復調することができる。ADC１２０は、ハイパス電圧信号を少なくとも１つのデジタル信号にＡ／Ｄ変換することができる。
【００２４】
図２Aは、基板上に配置された代表的なMEMSを示す概略断面図である。図２Aにおいて、MEMS２００は、相補型金属酸化膜半導体（CMOS）回路２１３と電気的に結合された微小機械構造２１０を含むことができる。MEMS２００は、MEMS１００に類似してよく、微小機械構造２１０は、図１に述べた微小機械構造１１０に類似してよい。
【００２５】
CMOS回路２１３は、基板２１１上に形成され得る。基板２１１は、結晶構造、多結晶構造、アモルファス構造のシリコンまたはゲルマニウムを含む基本半導体；炭化ケイ素（silicon carbide）、ガリウムヒ素（gallium arsenide）、ガリウムリン（gallium phosphide）、リン化インジウム （indium phosphide）、ヒ化インジウム（indium arsenide）、およびアンチモン化インジウム（indium antimonide）を含む化合物半導体；SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP、およびGaInAsPを含む合金半導体；他の好適な材料；またはその組み合わせを含むことができる。一実施の形態において、合金半導体基板は、傾斜SiGe特徴（gradient SiGe feature）を有することができ、Si とGeの組成が、傾斜SiGe特徴の１つの位置での１つの比から別の位置での別の比に変わる。別の実施の形態において、合金SiGeはシリコン基板上に形成される。別の実施の形態において、SiGe基板は、変形される。また、半導体基板は、例えばシリコン・オン・インシュレータ（SOI）または薄膜トランジスタ（TFT）などの半導体・オン・インシュレータであってよい。ある実施の形態において、半導体基板は、ドープされたエピ層または埋め込み層を含んでよい。他の実施の形態において、化合物半導体基板は、多層構造を有してよく、または基板は多層化合物半導体構造を含んでよい。
【００２６】
CMOS回路２１３は、種々のダイオード、トランジスタ、デバイス、デジタル回路、アナログ回路、他のCMOS回路、ASIC回路、および／またはその組み合わせを含むことができる。種々の実施の形態において、CMOS回路２１３は、図１と関連して述べた、変調器１３５、コンバータ１３０、および／またはADC１２０を含むことができる。
【００２７】
図２Aを参照して、誘電体構造２１４は、CMOS回路２１３の周囲に形成され得る。誘電体構造２１４は、CMOS回路２１３を他の回路（図示せず）から絶縁することができる。種々の実施の形態において、誘電体構造２１４は、例えば、酸化物、窒化物、酸窒化物、low-k誘電材料、他の望ましい誘電材料、および／またはその組み合わせである、少なくとも１つの誘電材料を含むことができる。誘電体構造２１４は、例えば、化学気相成長（CVD）プロセス、高密度プラズマ（HDP）CVDプロセス、高アスペクト比プロセス（HARP）、スピンコーティングプロセス、他の堆積プロセス、および／またはその組み合わせによって形成され得る。
【００２８】
図２Aを参照すると、デジタル遮蔽層２１５とアナログ遮蔽層２１７とがCMOS回路上に形成され得る。誘電体層２１８は、デジタル遮蔽層２１５およびアナログ遮蔽層２１７の周囲に形成され得る。デジタル遮蔽層２１５とアナログ遮蔽層２１７とは、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、他の金属成分、またはその組み合わせである、少なくとも１つの金属成分を含むことができる。誘電体層２１８は、例えば、酸化物、窒化物、酸窒化物、low-k誘電材料、他の望ましい誘電材料、および／またはその組み合わせである、少なくとも１つの誘電材料を含むことができる。誘電体層２１８は、例えば、CVDプロセス、HDP CVDプロセス、HARP、スピンコーティングプロセス、他の堆積プロセス、および／またはその組み合わせによって形成され得る。
【００２９】
図２Aを参照すると、ワイヤ層２１９は、CMOS回路２１３と微小機械構造２１０との間に形成され得る。誘電体層２２２は、ワイヤ層２１９の周囲に形成され得る。ワイヤ層２１９は、を有する微小機械構造２１０をCMOS回路２１３に電気的に結合することができる。ワイヤ層２１９は、金属線、バス、接点、ビア、他の接続構造、および／またはその組み合わせを含むことができる。ワイヤ層２１９は、例えば、アルミニウム、銅、タングステン、チタン、他の金属成分、および／またはその組み合わせである、少なくとも１つの金属成分を含むことができる。誘電体層２２２は、例えば、酸化物、窒化物、酸窒化物、low-k誘電材料、他の望ましい誘電材料、および／またはその組み合わせである、少なくとも１つの誘電材料を含むことができる。誘電体層２２２は、例えば、CVDプロセス、HDP CVDプロセス、HARP、スピンコーティングプロセス、他の堆積プロセス、および／またはその組み合わせによって形成され得る。
【００３０】
上述のように、デジタル遮蔽層２１５は、CMOS回路２１３のデジタル回路領域（図示せず）と微小機械構造２１０との間に結合された雑音を遮蔽することができる。アナログ遮蔽層２１７は、CMOS回路２１３のアナログ回路領域（図示せず）と微小機械構造２１０との間に結合された雑音を遮蔽することができる。デジタル遮蔽層２１５は、約２μｍ と約５μｍとの間の距離“ｄ”だけアナログ遮蔽層２１７から離間され得る。デジタル遮蔽層２１５とアナログ遮蔽層２１７との分離は、望ましくは、デジタル回路領域、アナログ回路領域、および／または微小機械構造２１０との間に結合された雑音を減少することができる。デジタル回路領域、アナログ回路領域、および／または微小機械構造２１０と間に接合された雑音が望ましく減少され得るので、微小機械構造２１０の電気信号は検出され、雑音から分離され得る。微小機械構造２１０の電気信号の増幅は省略され得る。上述のMEMS２００は、単に代表例であることに注意されたい。望ましいＳＮＲを提供できる任意のMEMSを用いることができる。
【００３１】
図２Bは、基板上に配置された別の代表的なMEMSを示す概略断面図である。図２Bにおける要素は、図２Aと関連して上述した要素と類似する。図２Bにおいて、デジタル遮蔽層２２５は、接続領域２３０を介してアナログ遮蔽層２２７と結合接続され得る。接続領域２３０のパターンは、CMOS回路２１３の少なくとも１つの金属層のルーティングパターンの少なくとも一部に実質的に等しくされ得る。デジタル遮蔽層２２５、アナログ遮蔽層２２７、および接続領域２３０は、望ましくは、CMOS回路２１３と微小機械構造２１０との間に結合された雑音を減少することができる。
【００３２】
上述のように、CMOS回路２１３は、相互接続用の、例えば金属層M1〜M5である、少なくとも１つの金属層を含むことができる。接続領域２３０のパターンは、直接、接続領域２３０の下方にあるCMOS回路２１３の、例えば、M5である、最上金属層のルーティングパターンに類似してよい。種々の実施の形態において、接続領域２３０のパターンは、直接、接続領域２３０の下方にあるCMOS回路２１３の、例えばM1〜M5である、少なくとも１つの金属層のルーティングパターンに類似してよい。
【００３３】
図３は、Ａ／Ｄ変換器（ADC）に結合された微小機械構造を含む別の代表的なMEMSを示す概略図である。図１と同じ要素である図３の要素は、２００だけ増加された、同じ参照番号によって示される。図３において、MEMS３００は、例えばスケルチ検出器（squelch detector）である、検出器３４０を含むことができ、それは、コンバータ３３０からの、例えば電圧信号である、電気信号を検出することができる。制御器３５０は、検出器３４０に結合され得る。クロックスイッチ３６０は、制御器３５０に結合され得る。
【００３４】
種々の実施の形態において、MEMS３００は、異なるサンプリング周波数を持つモードで動作することができる。図４は、MEMS３００の切り替え動作モード（switching operation modes）の代表的な方法を示す流れ図である。図３および図４を参照すると、ステップ４１０は、MEMS３００がノーマルモードまたはハイパフォーマンスモードで動作するかどうかを決定することができる。種々の実施の形態において、ノーマルモードは、ハイパフォーマンスモードのクロック信号 Φ１ のサンプリング周波数（例えば１MHz）の約半分のサンプリング周波数（例えば５００kHz）を持つクロック信号 Φ2 を有してよい。
【００３５】
種々の実施の形態において、MEMS３００は、ノーマルモードで動作することができる。ステップ４２０において、検出器３４０は、コンバータ３３０からの電気信号（例えば電圧信号）が所定の間隔（例えば約１０msまたはそれ以上）の間、所定の電圧（例えば共通モード電圧または接地）より実質的に小さいかどうかを検出することができる。もしそうなら、制御器３５０は、コンバータ３３０からの電気信号をサンプリングするために、サンプリング周波数（例えば２５０kHz）を持つクロック信号Φ3 を出力するようにクロックスイッチ３６０を制御することができる。種々の実施の形態において、MEMS３００を２５０kHzのサンプリング周波数で動作するモードは、省電力モードと呼ばれてよい。
【００３６】
もし検出器３４０が、コンバータ３３０からの電気信号が実質的に所定の電圧より小さくなく、および／または所定の間隔の間ないことを検出したなら、制御器３５０は、コンバータ３３０からの電気信号をサンプリングするために、サンプリング周波数（例えば５００kHz）を持つクロック信号Φ2 を出力するようにクロックスイッチ３６０を制御することができる。上述のように、省電力モードでは、サンプリング周波数は、ノーマルモードのサンプリング周波数と比べて減少される。省電力モードの動作電流は、減少され得る。MEMS３００によって消費される電力は減少され得る。
【００３７】
図４を参照すると、他の実施の形態において、MEMS３００は、ハイパフォーマンスモードで動作することができる。ステップ４３０において、検出器３４０は、コンバータ３３０からの電気信号（例えば電圧信号）が所定の間隔（例えば約１０msまたはそれ以上）の間、実質的に所定の電圧（例えば共通モード電圧または接地）より小さいかどうかを検出することができる。もしそうなら、制御器３５０は、コンバータ３３０からの電気信号をサンプリングするために、サンプリング周波数（例えば２５０kHz）を持つクロック信号Φ3 を出力するようにクロックスイッチ３６０を制御することができる。種々の実施の形態において、MEMS３００を２５０kHzのサンプリング周波数で動作するモードは、省電力モードと呼ばれてよい。
【００３８】
もし検出器３４０が、コンバータ３３０からの電気信号が実質的に所定の電圧より小さくなく、および／または所定の間隔の間ないことを検出したなら、制御器３５０は、コンバータ３３０からの電気信号をサンプリングするために、サンプリング周波数（例えば１MHz）を持つクロック信号Φ1 を出力するようにクロックスイッチ３６０を制御することができる。上述のように、省電力モードでは、サンプリング周波数は、ノーマルモードのサンプリング周波数と比べて減少される。省電力モードの動作電流は、減少され得る。MEMS３００によって消費される電力は低下され得る。上述したクロック信号およびサンプリング周波数の数は単に代表例であることに注意されたい。当業者は、それらを、MEMS３００に対して所望の動作を達成するように改良することができる。
【００３９】
図３を再度参照すると、種々の実施の形態において、MEMS３００は、ADC３２０から出力されたデジタル信号を平滑化するための補間フィルタ３７０を含むことができる。種々の実施の形態において、補間フィルタ３７０は、クロックスイッチ３６０と結合され得る。補間フィルタ３７０は、クロックスイッチ３６０からのクロック信号を受けることができる。
【００４０】
例えば、MEMS３００は、図４と関連して上述したように、省電力モードで動作することができる。上述のように、省電力モードは、ノーマルモードおよびハイパフォーマンスモードよりも低いサンプリング周波数を持つクロック信号Φ3 を用いることができる。省電力モードで動作する種々の実施の形態において、スイッチ制御信号がスイッチ３７１をオンにすることができる。別のスイッチ制御信号は、ADC３２０の出力端を補間フィルタ３７０に結合するスイッチ３７２をオフにすることができる。補間フィルタ３７０は、クロックスイッチ３６０からのクロック信号Φ3 を受けることができる。補間フィルタ３７０は、ADC３２０から出力された２つの隣接したデジタル信号間の少なくとも１つのデータを補間することができる。ADC３２０から出力されたデジタル信号のデータを補間することによって、補間フィルタ３７０は、ADC３２０から出力されたデジタル信号を平滑化することができる。
【００４１】
他の実施の形態において、MEMS３００は、図４と関連して上述したように、ノーマルモードまたはハイパフォーマンスモードで動作することができる。上述のように、ノーマルモードおよびハイパフォーマンスモードは、省電力モードのサンプリング周波数よりも高いサンプリング周波数を持つことができる。ADC３２０は、望ましくは、コンバータ３３０からの電圧信号をサンプリングすることができる。ノーマルモードまたはハイパフォーマンスモードで動作する種々の実施の形態において、スイッチ制御信号がスイッチ３７２をオンにすることができる。別のスイッチ制御信号は、スイッチ３７１をオフにすることができ、ADC３２０から出力されたデジタル信号が補間フィルタ３７０をバイパスすることができるようになる。ADC３２０から出力されたデジタル信号は、補間されないようにできる。信号平滑化は、ノーマルモードまたはハイパフォーマンスモードでは実施されない。上述のデータ補間および／または平滑化は単に代表例であることに注意されたい。他の実施の形態において、ノーマルモードおよび／またはハイパフォーマンスモード下のADC３２０からのデジタル信号は、補間されてもよい。本開示の範囲は、これを限定するものではない。
【００４２】
図５は、代表的なクロックスイッチを含む分周器の一部を示す概略図である。以下では、クロック信号Φ1とクロック信号Φ3との間の切り替えに関して説明する。本開示の範囲は、これを限定するものではない。
【００４３】
図５において、分周器５００の一部は、クロックスイッチ５６０を含むことができる。クロックスイッチ５６０は、図３と関連して上述したクロックスイッチ３６０と類似してよい。種々の実施の形態において、分周器５００は、例えばインバータ５１１および５１３である、少なくとも１つのインバータと、例えばロジックゲート５１５および５１７である、少なくとも１つのロジックゲートと、例えばレジスタ５２１、５２３、および５２５である、少なくとも１つのレジスタと、を含むことができる。クロックスイッチ５６０は、例えばロジックゲート５６１、５６３、および５６５である、少なくとも１つのロジックゲートと、例えばレジスタ５６７である、少なくとも１つのレジスタと、少なくとも１つのMUX５６９と、を含むことができる。
【００４４】
図５を参照すると、分周器５００は、例えば１MHzである、サンプリング周波数を持つクロック信号Φ1と制御信号とを受けることができる。制御信号は、制御器３５０（図３に図示された）からの出力であってよい。分周器５００は、クロック信号Φ1のサンプリング周波数をクロック信号Φ３の、例えば２５０kHzである、低サンプリング周波数に分周することができる。クロック信号Φ1およびクロック信号Φ3は、クロックスイッチ５６０に伝送され得る。制御信号は、MEMS３００の動作モードに対応するクロック信号Φ1またはクロック信号Φ3を出力するようにMUX５６９を制御することができる。図５は、単にクロック信号Φ1とクロック信号Φ3との間を切り替えるための分周器５００の一部を示すものであることに注意されたい。当業者は、分周器５００の一部を変更して、クロック信号Φ1、クロック信号Φ2、およびクロック信号Φ3の間を切り替えることができる、望ましい分周器に想到することができる。
【００４５】
図６は、代表的な補間フィルタを示す概略図である。図６において、補間フィルタ６７０は、図３と関連して上述した補間フィルタ３７０と類似するものであってよい。補間フィルタ６７０は、例えばくし形フィルタ６７５である、少なくとも１つのくし形フィルタと、例えば積分器６７７である、少なくとも１つの積分器とを含むことができる。省電力モードでMEMSを動作する種々の実施の形態において、くし形フィルタ６７５は、クロックスイッチ３６０（図３に示された）からのクロック信号Φ3を受けることができ、積分器６７７は、クロック信号Φ1を受けることができる。補間フィルタ６７０は、望ましくは、ADC３２０（図３に示された）からのデジタル信号を平滑化することができる。
【００４６】
図７は、プロセッサに結合された代表的なMEMSを含むシステムを示す概略図である。図７において、システム７００は、MEMS７１０に結合されたプロセッサ７０１を含んでよい。プロセッサ７０１は、MEMS７１０の動作を制御することができる。種々の実施の形態において、MEMS７１０は、図１〜３と関連して上述したMEMS１００、２００、および３００の１つと類似するものであってよい。
【００４７】
種々の実施の形態において、システム７００は、ゲームコントローラ、パーソナルメディアプレーヤ、携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、自走乗り物（auto vehicle）、ディスプレイヤ（displayer）、ハードディスクドライバ、デジタル多用途ディスク（DVD）、セットトップボックス、または微小機械構造を含むことができる任意のシステムを含むことができる。
【００４８】
種々の実施の形態において、プロセッサ７０１とMEMS７１０とは、プリント配線基板またはプリント回路板（PCB）と物理的かつ電気的に結合され、電子アセンブリを形成することができる。電子アセンブリは、コンピュータ、無線通信装置、コンピュータ関連周辺機器、娯楽機器などの、電子システムの一部であってよい。
【００４９】
種々の実施の形態において、MEMS７１０を含むシステム７００は、１つのICの中の全体のシステム、いわゆるシステムオンチップ（SOC）デバイスまたはシステムオン集積回路（system on integrated circuit）デバイスを提供することができる。例えば、これらのSOCデバイスは、単一の集積回路中で、携帯電話、携帯情報端末（PDA）、デジタルVCR、デジタル・カムコーダ、デジタルカメラ、MP3プレーヤなどを実施するのに必要な全ての回路を提供することができる。
【００５０】
以上、当業者が本開示の態様をより理解できるように幾つかの実施の形態特徴を概説した。当業者は、本開示を、ここで採用された実施の形態の、同じ目的を実行しおよび／または同じ利点を達成するために他のプロセスおよび構造を設計又は改変するための基礎として、容易に使用できること分かる。本開示の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であればそのような等価な構成を達成することが可能であり、当業者は、本開示の精神および範囲を逸脱せずに、ここで種々の変更、代替、および改変をするだろう。
【符号の説明】
【００５１】
１００、２００、３００、７１０  微小電気機械システム（MEMS）
１１０、２１０、３１０  微小機械構造
１２０、３２０  Ａ／Ｄ変換器（ADC）
１３０、３３０  コンバータ
１３５、３３５  変調器
２１１  基板
２１３  CMOS回路
２１４  誘電体構造
２１５  デジタル遮蔽層
２１７  アナログ遮蔽層
２１８、２２２  誘電体層
２１９  ワイヤ層
３４０  検出器
３５０  制御器
３６０  クロックスイッチ
３７０、６７０  補間フィルタ
３７１、３７２  スイッチ
４１０、４２０、４３０  ステップ
５００  分周器
５１１、５１３  インバータ
５１５、５１７、５６１、５６３、５６５  ロジックゲート
５２１、５２３、５２５、５６７  レジスタ
５６０  クロックスイッチ
５６９  MUX
６７５  くし形フィルタ
６７７  積分器
７０１  プロセッサ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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